WO2012095129A2 - Verfahren zum aufladen einer batterie eines fahrzeuges - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for charging a battery of a vehicle.
  • a vehicle especially e-drive vehicle
  • a ZielladeSullivan with a charging station for charging the battery of the vehicle, which in turn via a network connection to a
  • a charge transfer device for transferring charge between a local power grid and an electrically powered vehicle, comprising: an electrical outlet configured to connect an electrical plug to
  • Control unit on the electrical supply line for switching on and off said socket; an ammeter on the electrical supply line for measuring the current flowing through that socket; a controller configured to control said controller and control the output of the controller
  • a transceiver connected to the controller and configured to connect the controller to a local area network (LAN) to access a remote server via a wide area network (WAN); and a communication unit connected to the controller, wherein the communication unit is configured to connect the controller for communication between the driver of the vehicle and the controller with a mobile wireless communication unit, wherein the controller is configured to charge transfer based on power grid load data wherein the power grid load data is obtainable from the remote server, and wherein the charge transfer can take place in both directions between the local power grid and the electric vehicle.
  • LAN local area network
  • WAN wide area network
  • a communication unit connected to the controller, wherein the communication unit is configured to connect the controller for communication between the driver of the vehicle and the controller with a mobile wireless communication unit, wherein the controller is configured to charge transfer based on power grid load data wherein the power grid load data is obtainable from the remote server, and wherein the charge transfer can take place in both directions between the local power grid and the electric vehicle.
  • Charging power is supplied to the battery, said method being characterized inter alia by the steps, after which a communication means is produced, which can transmit data on the state of charge of the charging battery between the battery and the charging station, and then the vehicle via said Communication means is queried to determine if a
  • battery-specific charge control module is present and associated with said battery in said vehicle; said method further comprising the step of, in the event that a battery-specific charge control module is present in said vehicle, charging said battery by supplying
  • Charging current is charged under the control of said battery-specific charging control module and the supply of charging current to said battery in response to a corresponding signal, the said battery-specific
  • Charging control module is output, is stopped.
  • the present invention has the object, a
  • Electric vehicle which is used in particular for driving the vehicle, to improve the aforementioned type further, in particular a needs-based control of the charging process to be realized.
  • a method for charging a battery of a vehicle comprising the steps: vehicle-side determination of a first charging profile in response to a maximum nominal power of the charging station, a ZielladeSullivans and a predetermined Charging time span, and vehicle-side checking whether the Zielladeschreib can be achieved in the specified charging period.
  • the vehicle provides a first charging profile for a corresponding application, in particular comprising an optimization algorithm, which in particular provides a temporal course of a charging power and, if necessary, the This includes the development of the target charge state and takes into account the requirements of the battery for a possible power consumption and the charger of the vehicle with respect to a possible power output.
  • the vehicle side via a particular continuous communication with a load management unit of a network connection of
  • Charging station based on a provided by the load management unit and at the charging station (continuously) retrievable maximum power profile for the
  • Charging period is calculated a further second charging curve and it is checked whether it can be reached with the destination charge state, that is, the said
  • Optimization algorithm adjusts the initial (first) charging profile (time course of the charging power) to the physical performance limits of the charging station and the connecting means used to connect the vehicle to the charging station (e.g., cables, etc.) to generate another (second) charging profile.
  • Preference is further checked on the vehicle side, whether from the load management unit further provided with tariff profiles, retrievable power profiles are available.
  • a charging profile and its costs are preferably determined on the vehicle side for each of the offered tariff profiles according to the respective tariff profile and checked whether the Zielladeschreib can be achieved with the respective charging profile, wherein preferably that charging profile is retrieved from the vehicle at the load management unit, with the Zielladeschreib can be achieved on the basis of least cost.
  • Load management unit are stored, synchronized (in time), so that a
  • corresponding temporal segmentation of the respective loading profile is generated (discretization of the loading profile based on interpolation points by segmentation). If necessary, additional time segments can be determined in order to achieve better optimization options in the further course.
  • a maximum power profile which can be called up at the charging station is then determined on the vehicle side, which is the physical one Limits of the charging station and possibly the charger and other components considered, the maximum performance profile has the same temporal segmentation (discretization) as the individual tariff profiles.
  • a state of charge prediction is preferably calculated on the vehicle side (onboard) at least as a function of the instantaneous state of charge, a battery characteristic of the vehicle, and / or the maximum power profile, it being determined by means of that state of charge prediction whether the vehicle is completely up to
  • the generated maximum power profile is used as the charging profile for the control of the charging process.
  • each time segment resulting from the temporal segmentation is provided on the basis of the incentive signal with a cost element (cost factor), which in particular consists of the product of the retrievable service, the duration of that service and possibly a
  • the said change in performance is preferably not carried out and in particular the cost elements adjusted accordingly.
  • the said power change is preferably made on the vehicle side at the maximum power profile, and in particular the cost elements are adapted accordingly.
  • the charging profile determined in this way is preferably used for controlling the charging process of the battery. Otherwise, another onboard check is carried out on the basis of all time segments and all offered tariff profiles, which changes in performance in a time segment compared to the (current) maximum performance profile
  • the charging profile determined by the optimization described above is preferably transmitted to the charging station and the load management unit.
  • the onboard method described above advantageously enables the processing of incentive signals in conjunction with up-to-date vehicle information and customer preferences for on-demand control of in-charge loading
  • Another inventive concept relates to a system for charging vehicles (in particular e-drive vehicles).
  • the chargers are each designed to determine a charging profile for the associated battery and to transmit to a central, possibly remote load management unit, which is adapted, at least based on the transmitted charging profiles, a power distribution to the
  • a charging profile is understood to mean the time course of the charging power.
  • This idea of the invention thus relates in particular to a system or a device in which the charging control starts from the connected electric vehicles.
  • the said vehicle is in particular connected to a connection means (eg in the form of a power cable) to a power connection (eg socket of a charging station) of a charging station.
  • a connection means eg in the form of a power cable
  • a power connection eg socket of a charging station
  • a charging station e.g socket of a charging station
  • a charging station e.g socket of a charging station
  • a charging station e.g socket of a charging station
  • PLC in German power line communication
  • PLC in German power line communication
  • the signals are modulated in addition to one or more carrier frequencies in addition to the respective line, or via a wireless communication connection (via a network access) to the load management unit (computer).
  • An onboard application in the respective charger now determines preferably from the respective power connection (in particular ISO 61851) the available network services and reports these preferably together with a demand-oriented charging profile to the load management unit.
  • a so-called off-board application ie an application provided outside the vehicle or the charger
  • the inventive system for communicating the chargers with the load management unit has a first communication means connected to said power line, in particular in the form of a PLC modem, which is set up and provided for, in particular a wireless communication connection, in particular in the form of an Ethernet connection to build, via which the chargers are connectable to the load management unit.
  • a PLC modem which is set up and provided for, in particular a wireless communication connection, in particular in the form of an Ethernet connection to build, via which the chargers are connectable to the load management unit.
  • Load management unit preferably a second communication means, in particular in the form of a DSL router, which is adapted to a
  • Routing load management system so that the load management is feasible, in particular as a service function independent of the local network access and the localization of the charging stations.
  • the system according to the invention can manage or have a plurality of charging stations in particular different locations, wherein the individual chargers (vehicles) turn in each case at those stations via a
  • Connection means each having a power connection (in particular ISO 61851) are connectable and in each case via said second communication means with the
  • Load management unit (server) are connectable.
  • a local control unit for controlling the communication between the respective charging station and the load management unit is optionally provided between the first communication means and the second communication means of a charging station.
  • a recognition of the occupancy of the power connections of the at least one charging station is preferably carried out via PLC or an occupancy detection unit of the at least one charging station, which is used to detect the occupancy of e.g. has at least one inductive base plate which is arranged such that a vehicle connected to a power connection vehicle is arranged on (above) that bottom plate and therefore the presence of the vehicle or the occupancy of a
  • Power connection is detectable.
  • the load management unit (offboard application) is further set up and provided for, the sum of the load profiles transmitted
  • the power is preferably allocated by the load management unit (offboard application) to the individual vehicles.
  • the load management unit is preferably set up and provided for, in the event that the said sum exceeds the respectively available (at the charging stations) network performance, the power on at a charging station
  • This allotment principle is the so-called “first come / first service” principle.
  • vehicle prioritizations from a fleet management departure time, range requirement, minimum charging requirement, for example in refrigerated vehicles, premium customer conditions, fast-charging options
  • the load management unit is preferably set up and provided for, in particular in the event that said sum exceeds the respective available at the charging stations network performance, the power depending on a departure time of a vehicle, a range requirement of a vehicle, a minimum load of a vehicle, a Customer status of the vehicle and / or a quick charge option of the vehicle to distribute the chargers of the vehicles.
  • a method for charging batteries in vehicles is provided, in particular using a system according to the invention, wherein the vehicle side charging profiles are determined for the batteries to be charged and transmitted to a central, possibly remote load management unit, by means of at least on the basis of the transmitted charging profiles to a power distribution the vehicles is determined.
  • a network power of a utility network used for charging the respective battery is determined and transmitted together with the charging profiles to the load management unit, by means of which a power distribution to the respective vehicle is determined on the basis of the transmitted charging profiles and the available network power becomes.
  • Yet another inventive idea relates to an (off-board) method, in which in a first step between the load management unit and a control unit in the connected vehicle, a communication link and a
  • Load management which is read by the control unit of the vehicle to a specified by the vehicle charging curve data structure returned and requested by the vehicle by means of charging curve performance curve at the charging station (power connection) is provided.
  • Preference signals to the individual retrievable charging powers by the load management unit are preferred together with the retrievable charging power to the
  • Transmitted control unit wherein preferably to be transmitted to the load management unit charging curve also in dependence on the price signals, which are assigned to the retrievable charging powers, determined by the control unit.
  • a still remaining available charging power is preferably offered to the vehicle that after the at least one vehicle with a
  • the remaining available charging power is preferably determined by the signal transmitted by the at least one vehicle to the load management unit
  • Load management unit determined.
  • a portion of the retrievable charging power is always kept as a reserve power for a short-term need.
  • the retrievable charging power can also be dependent on others
  • the load management unit Consumers who depend on the same power grid as the at least one power connection of the charging station are provided by the load management unit to the at least one power connection of the charging station.
  • a performance curve is requested by the at least one vehicle that exceeds a maximum, available at the power supply network performance, preferably the provision of charging power to at least one other vehicle and / or the at least one vehicle at least temporarily by the
  • Load management unit interrupted. Such interruption may be, for example, depending on a predefinable minimum state of charge (minimum SOC) of the vehicles, a tariff model, a priority class of the vehicles, a service life (length of stay at the recharging station) of the vehicles, and / or
  • the load management unit preferably initially provides charging power to at least one of the vehicles at least temporarily
  • Last management unit initially the provision of charging power to at least one of those vehicles is at least temporarily interrupted, whose lifetime falls below or exceeds a predefinable limit life. Furthermore, it can also be provided in a variant of the invention that the provision of charging power to at least one of those vehicles is at least temporarily interrupted by the load management unit, whose connection time falls below or exceeds a predefinable limit connection time.
  • the method according to the invention therefore offers, in particular, the advantages that the power distribution can be flexibly distributed to the required charging profiles.
  • the charging profiles can be flexibly adapted to the current state of charge of the vehicle and to the tariff structures of the service provider as well as to the respective network load. It can be offered on the price signals different tariffs, eg for fast loads.
  • premium conditions such as time-preferred loading, can be offered for premium customers.
  • the billing can be advantageously automated via the vehicle identification.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a system for charging batteries in '
  • Fig. 2 is a schematic representation of a modification of that shown in FIG.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a modification of that shown in FIG.
  • Fig. 4 is a graphical representation of an initial (first) to the rated power
  • Fig. 5 is a graphical representation of an actually retrievable maximum
  • Fig. 7 is a graphical representation of several possible (charging) power profiles
  • Fig. 8 is a graphic representation of an optimization of a charging profile by
  • Charging profile by reducing the charging power 13 is a graphic representation of an optimization of a charging profile by
  • FIG. 15 is a graphical representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14; FIG.
  • FIG. 16 is a graphical representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14;
  • FIG. 17 shows a graphic representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14;
  • FIG. 18 is a graphical representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14; FIG.
  • FIG. 19 is a graphical representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14; FIG.
  • FIG. 20 is a graphical representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14;
  • FIG. 20 is a graphical representation of an optimization step in an optimization according to FIG. 14;
  • 21 is a graphical representation of a charging power distribution to a first
  • Fig. 23 is a graphical representation of a charging power distribution to a third
  • the idea underlying the system for charging vehicle batteries is, in particular, that a central instance, in the form of a load management unit directly with vehicles 10 - 13, which are in particular e-drive vehicles whose batteries are to be charged, via a Charging protocol (eg ISO / IEC 15118) communicates.
  • a Charging protocol eg ISO / IEC 15118
  • vehicles 10 to 13 to be charged are each provided with a connecting means 100-103 in the form of a power cable, each with one at a charging station 2-5
  • Charging station 1 Provided power connection 110 - 113, e.g. in the form of a socket, connected.
  • the power connections 110-113 and charging stations 2-5 are in this case via a power line 7 to a power connection 6 of a power network
  • a first communication means 8 in the form of a PLC modem is provided in the area of the charging columns 2 - 5, that with the
  • Power line 7 is coupled and the communication on an Ethernet connection 9 to a load management unit 20 implements that can be realized by means of a computer.
  • the load management entity 20 (load management unit) establishes a TCP / IP connection with the connected vehicles 100-103. Based on the IP addresses of the individual vehicles 100-103, those vehicles 100-103 can now be addressed.
  • Vehicles 100-103 identify by a unique identifier.
  • Load management entity 20 communicates with each vehicle 100-103 individually via a load history and further has central components, such as e.g. one
  • Load management algorithm Vehicle monitoring, load monitoring, as well as external interfaces etc.
  • the occupancy of the charging station 1 ' may optionally be via the said PLC communication or by an alternative vehicle presence detection, e.g. using inductive floor panels underneath the vehicles.
  • the individual charging stations 110-113 themselves are not direct communication participants of the PLC charging communication. Rather, communication takes place via the above-described PLC communication 8 and Ethernet connection 9 between a charger of a vehicle 100 - 103 connected to the respective charging station, which is used for charging the battery installed in vehicle 100 - 103, and
  • a charging profile (time profile of the charging power) for the assigned battery is determined by the connected chargers and together with the available at the respective charging station 2 - 5 network power to the
  • the local power connections 110-113 of a vehicle fleet (or a charging station 1 'with load management unit 20) have connections according to IEC61851-1. All connections within a Charging Station 1 'have the same capacity or transmit their power limit according to IEC61851-1 to the connected ones
  • Vehicles 100-103 which in turn provide this information to the load management unit 20.
  • Safety functions remain with the local charging stations or wall boxes 2 - 5 (for example, temperature monitoring, current monitoring).
  • Billing of the individual power connections 110-113 within a unit 1 ' is not required.
  • the advantage of this system and method is, in particular, that a multiple implementation of the communication implementation at the individual charging stations 2-5 is not necessary and thus costs can be saved.
  • the load management unit 20 can be discontinued by connecting the PLC modem 8 via Ethernet 9 to a DSL router 90 according to FIG. 2 and addressed via an Internet connection 200. This also allows a simple
  • the system 1 can be modularized in a simple manner, since a plurality of charging stations 1 '- 3' in the manner of FIG. 2 according to FIG. 3 can be connected to one another via the respective DSL routers 90, so that a central load management unit 20 can communicate with the individual via Internet connections 200 Charging stations 1 '- 3' communicates.
  • the individual charging stations 1 '- 3' may have local control units 99 between the PLC modems 8 and the DSL routers 99, which may possibly take on tasks of the central load management unit 20.
  • an onboard optimization algorithm which may be implemented, for example, in a control device of the vehicle, in particular in an onboard charger (charger), an initial first charging profile K1 according to Figure 4 available.
  • This profile defines a time course of a charging power P, which causes the associated development of the state of charge S (SOC) (at 100%, the battery is fully charged).
  • SOC state of charge S
  • the said optimization algorithm now fits the initial (first) charge profile K1 to the physical power limits P ma of the charging station and connecting means (cable) used to connect the vehicle to the charging station.
  • the target charge state S ' is reached correspondingly early in Figure 5 before the actual charge time T.
  • Figures 4 to 20 to denotes the charge time in a constant voltage charge when the maximum charge power is available .
  • a maximum power profile P ' is determined which takes into account the physical limits.
  • This maximum power profile P ' has the same temporal discretization as the individual tariffs C1, C2.
  • State of charge forecast determined. From this SOC prognosis S "shown in FIG. 7 (right-hand side), it is determined whether the vehicle can be fully charged or up to the user-defined target load state in the available time T. On the basis of the difference O to the target load state S ' the charging period T can be the optimization potential recognize.
  • the optimization algorithm examines whether there is a more favorable possibility, based on the incentive signal from the load management unit (RU), of the charge target to reach.
  • the charging target is not reached, ie, there is no intersection between the calculated charge curve S "in the interval 95% -100% and in the interval Tto to T shifted, predetermined (ideal) charge curve, which at T den Charge state reaches 100%
  • the charging power in the currently considered segment (at P ') can be increased, which according to FIG. 13 leads to the desired intersection within the said interval.
  • the determined charging profile K2 is used to control the charging process. Furthermore, the determined charging profile K2 to the charging station and the
  • FIGS. 14 to 20 show an optimization in which initially no segment-like price information is available.
  • the charging target can be achieved.
  • FIG. 17 shows a further optimization strategy in which the
  • Charging power P should be increased at the earliest possible time of charging.
  • a corresponding change in performance according to FIG. 17 does not lead to the desired intersection point (cf., FIG. 17, right), so that, according to said strategy, the point in time for the power increase is advanced, which leads to the desired optimization result, cf.
  • the specifications from the load management unit are sufficient.
  • there is no intersection in the interval T-to to T (dot-dashed line)
  • Performance limits are not sufficient to charge the battery according to customer requirements. In this case, a uniform increase of the corresponding segment (see performance profile P 'in FIG. 20) is undertaken, which in the present case leads to the desired point of intersection
  • the offboard method or a corresponding algorithm according to FIGS. 21 to 23 realizes, in particular, the charging of a plurality of vehicles taking into account the most varied influencing variables.
  • the control of the vehicles takes place in particular via a communication protocol (for example ISO 15118).
  • the method aims in particular at ensuring that a maximum connected load on a
  • Charging station or charging station of this station is available, is not exceeded.
  • network load information, electricity prices, emergency situations as well as a reserve power requirement can be taken into account from the point of view of an RU.
  • a fleet management for example, the prioritization of vehicles, the range requirements of the vehicles, the departure time of the vehicles, the performance of the vehicles, ensuring minimum requirements for special vehicles, such as refrigerator cars, as Input variables of the method (influences) are used.
  • a premium customer status, fast charging options, or different business models eg premium parking spaces receive preferred electricity, long-term parkers park for free, since costs are covered by reserve revenues, are used as input variables of the procedure (influences).
  • the load management required for this purpose can be realized in the form of a load management unit behind charging stations of a charging station.
  • each vehicle connected to the charging station by a charging cable can establish communication with the load management unit via the power supply.
  • the off-board side After establishing a PLC connection (Power Line Communication) between a connected vehicle and the load management unit, the off-board side (load management unit) sends two tables to that vehicle.
  • One table contains the available charging power P1 and the second table contains a price signal at the respective times t.
  • the pricing table contains information from the utility company that is supposed to make the store more attractive or less attractive at certain times.
  • the available charging power depends on the capacity of the grid connection of the charging station and the other connected consumers.
  • the vehicle then uses the onboard algorithm implemented in its control unit (eg charger) to calculate the actual charging curve L1 to L3 for the vehicle.
  • This charge curve L1 to L3 sends the vehicle again to the Load management system back.
  • the charging power L1 - L3 taken from the vehicle to be added is now taken into account in the load management for the recalculation of the maximum available charging power P1 - P3.

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Abstract

Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie mit einer Aufladestation verbunden ist, aufweisend die Schritte: fahrzeugseitiges Ermitteln eines ersten Ladeprofils (K1) in Abhängigkeit einer maximalen Nennleistung der Aufladestation, eines Zielladezustands (S') und einer vorgegebenen Ladezeitspanne (T), und fahrzeugseitiges Überprüfen, ob der Zielladezustand (S') in der vorgegebenen Ladezeitspanne (T) erreicht werden kann.

Description

Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges.
Bei einem derartigen Verfahren wird ein Fahrzeug (insbesondere e-drive-Fahrzeug) zum Aufladen der Batterie des Fahrzeuges auf einen Zielladezustand mit einer Aufladestation verbunden, die ihrerseits über einen Netzanschluss zu einem
Energieversorgungsunternehmen mit Energie versorgt wird.
Diesbezüglich ist aus der US 2009/0174365 A1 eine netzwerkgesteuerte
Ladungstransfer-Vorrichtung zur Übertragung von Ladung zwischen einem lokalen Stromnetz und einem elektrisch betriebenen Fahrzeug bekannt, umfassend: eine elektrische Steckdose, die dazu konfiguriert ist, einen elektrischen Stecker zur
Verbindung mit dem besagten Fahrzeug aufzunehmen; eine elektrische
Versorgungsleitung, die das lokale Stromnetz mit der Steckdose verbindet; eine
Steuereinheit auf der elektrischen Versorgungsleitung zum An- und Ausschalten der besagten Steckdose; ein Strommessgerät auf der elektrischen Versorgungsleitung zum Messen des Stromes der durch jene Steckdose fließt; ein Steuergerät, das dazu konfiguriert ist, die besagte Steuereinheit zu steuern und den Ausgang des
Strommessgerätes zu überwachen; einen mit dem Steuergerät verbundenen Transceiver, der dazu konfiguriert ist, das Steuergerät mit einem LAN (local area network) zu verbinden um auf einen Remote-Server über ein WAN (wide area network) zuzugreifen; und eine Kommunikationseinheit, die mit dem Steuergerät verbunden ist, wobei die Kommunikationseinheit dazu konfiguriert ist, das Steuergerät zur Kommunikation zwischen dem Fahrer des Fahrzeuges und dem Steuergerät mit einer mobilen drahtlosen Kommunikationseinheit zu verbinden, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, den Ladungstransfer basierend auf Stromnetzbelastungsdaten zu verwalten, wobei jene Stromnetzbelastungsdaten von dem Remote-Server erhältlich sind, und wobei der Ladungstransfer in beide Richtungen zwischen dem lokalen Stromnetz und dem elektrischen Fahrzeug stattfinden kann. Weiterhin ist aus der EP 0 820 653 B1ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie für ein Elektrofahrzeug unter Verwendung einer Ladestation bekannt, von der aus die
Ladeenergie der Batterie zugeführt wird, wobei das genannte Verfahren unter anderem durch die Schritte gekennzeichnet ist, wonach ein Kommunikationsmittel hergestellt wird, das Daten über den Ladezustand der in Aufladung befindlichen Batterie zwischen der Batterie und der Ladestation übertragen kann, und wonach das Fahrzeug über das genannte Kommunikationsmittel abgefragt wird, um zu ermitteln, ob ein
batteriespezifisches Ladesteuermodul vorhanden und mit der genannten Batterie in dem genannten Fahrzeug assoziiert ist; wobei das genannte Verfahren ferner den Schritt umfasst, dass für den Fall, dass ein batteriespezifisches Ladesteuermodul in dem genannten Fahrzeug vorhanden ist, die genannten Batterie durch Zuführen von
Ladestrom unter der Steuerung des genannten batteriespezifischen Ladesteuermoduls aufgeladen wird und die Zufuhr von Ladestrom zu der genannten Batterie in Reaktion auf ein entsprechendes Signal, das von dem genannten batteriespezifischen
Ladesteuermodul ausgegeben wurde, gestoppt wird.
Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges (insbesondere
Elektrofahrzeugs), die insbesondere zum Antreiben der Fahrzeugs dient, der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, wobei insbesondere eine bedarfsgerechte Steuerung des Ladevorgangs realisiert werden soll.
Dieses Problem wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges vorgesehen, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie auf einen Zielladezustand mit einer Aufladestation verbunden ist, aufweisend die Schritte: fahrzeugseitiges Ermitteln eines ersten Ladeprofils in Abhängigkeit einer maximalen Nennleistung der Aufladestation, eines Zielladezustands und einer vorgegebenen Ladezeitspanne, und fahrzeugseitiges Überprüfen, ob der Zielladezustand in der vorgegebenen Ladezeitspanne erreicht werden kann.
Das Fahrzeug stellt mithin mit anderen Worten einer entsprechenden Applikation, insbesondere umfassend einen Optimierungsalgorithmus, ein erstes Ladeprofil zur Verfügung, das insbesondere einen zeitlichen Verlauf einer Ladeleistung und ggf. die zugehörige Entwicklung des Zielladezustands beinhaltet und berücksichtigt dabei die Anforderungen der Batterie bezüglich einer möglichen Leistungsaufnahme und des Ladegerätes des Fahrzeuges bezüglich einer möglicher Leistungsabgabe.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass fahrzeugseitig über eine insbesondere fortlaufende Kommunikation mit einer Lastmanagementeinheit eines Netzanschlusses der
Aufladestation anhand eines von der Lastmanagementeinheit bereitgestellten und an der Aufladestation (fortlaufend) abrufbaren maximalem Leistungsprofils für die
Ladezeitspanne eine weitere zweite Ladekurve errechnet wird und dabei geprüft wird, ob mit dieser der Zielladezustand erreicht werden kann, d.h., der besagte
Optimierungsalgorithmus passt das initiale (erste) Ladeprofil (zeitlicher Verlauf der Ladeleistung) unter Erzeugung eines weiteren (zweiten) Ladeprofils an die physikalischen Leistungsgrenzen der Aufladestation und der zum Anschließen des Fahrzeuges an die Aufladestation verwendeten Verbindungsmittel (z.B. Kabel etc.) an.
Bevorzugt wird weiterhin fahrzeugseitig überprüft, ob von der Lastmanagementeinheit weitere mit Tarifprofilen versehene, abrufbare Leistungsprofile abrufbar sind.
Dabei wird vorzugsweise fahrzeugseitig zu jedem der angebotenen Tarifprofile ein Ladeprofil und dessen Kosten entsprechend dem jeweils zugeordneten Tarifprofil ermittelt und geprüft, ob der Zielladezustand mit dem jeweiligen Ladeprofil erreicht werden kann, wobei bevorzugt dasjenige Ladeprofil vom Fahrzeug bei der Lastmanagementeinheit abgerufen wird, mit dem der Zielladezustand auf Grundlage der geringsten Kosten erreicht werden kann.
Bevorzugt wird das jeweilige Ladeprofil mit zeitlich segmentierten Tarifprofilen eines den Netzanschluss mit Energie versorgenden Energieversorgers, die in einer
Lastmanagementeinheit abgelegt sind, (zeitlich) synchronisiert, so dass eine
entsprechende zeitliche Segmentierung des betreffenden Ladeprofils erzeugt wird (Diskretisierung des Ladeprofils anhand von Stützstellen durch Segmentierung). Bei Bedarf können zusätzliche Zeitsegmente ermittelt werden, um im Weiteren Verlauf bessere Optimierungsmöglichkeiten zu erzielen.
Anhand der besagten Tarifprofile wird dann fahrzeugseitig vorzugsweise ein an der Aufladestation abrufbares maximales Leistungsprofil ermittelt, das die physikalischen Grenzen der Aufladestation und ggf. des Ladegerätes sowie sonstiger Komponenten berücksichtigt, wobei das maximale Leistungsprofil dieselbe zeitliche Segmentierung (Diskretisierung) wie die einzelnen Tarifprofile aufweist.
Hierbei wird bevorzugt fahrzeugseitig (onboard) zumindest in Abhängigkeit des momentanen Ladezustandes, einer Batteriekennlinie des Fahrzeugs, und/oder des maximalen Leistungsprofils eine Ladezustandsprognose berechnet, wobei mittels jener Ladezustandsprognose ermittelt wird, ob das Fahrzeug vollständig bis zum
(vordefinierbaren) Zielladezustand in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne geladen werden kann.
Für den Fall, dass das Fahrzeug nicht vollständig bis zum (vordefinierbaren)
Zielladezustand in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne geladen werden kann, wird in der Folge das erzeugte maximale Leistungsprofil als Ladeprofil für die Steuerung des Ladeverlaufs verwendet.
Für den Fall hingegen, dass eine ausreichende Aufladung der Batterie anhand des maximalen Leistungsprofils möglich ist, wird vorzugsweise fahrzeugseitig überprüft, ob es auf Basis eines Anreizsignals einer Lastmanagementeinheit und des den Netzanschluss der Aufladestation mit Energie versorgenden Energieversorgers eine kostengünstigere Möglichkeit gibt, den Zielladezustand zu erreichen, wobei insbesondere jedes sich aus der zeitlichen Segmentierung ergebende Zeitsegment auf Basis des Anreizsignals mit einem Kostenelement (Kostenfaktor) versehen wird, das sich insbesondere aus dem Produkt der abrufbaren Leistung, der Zeitdauer jener Leistung und ggf. einem
vordefinierbaren Anreizfaktor der Lastmanagementeinheit ergibt.
Weiterhin wird bevorzugt fahrzeugseitig anhand aller Zeitsegmente und anhand aller angebotenen Tarifprofile untersucht, welche Leistungsänderung in einem Zeitsegment gegenüber dem (momentanen) maximalen Leistungsprofil den größten Kostenvorteil realisiert, wobei fahrzeugseitig insbesondere überprüft wird, ob diese Leistungsänderung noch immer den Zielladezustand realisiert.
Für den Fall, dass mit der besagten Leistungsänderung nicht mehr der Zielladezustand realisierbar ist, wird die besagte Leistungsänderung vorzugsweise nicht durchgeführt und insbesondere die Kostenelemente entsprechend angepasst. Für den Fall hingegen, dass mit der besagten Leistungsänderung der Zielladezustand realisierbar ist, wird bevorzugt die besagte Leistungsänderung fahrzeugseitig am maximalen Leistungsprofil vorgenommen und insbesondere die Kostenelemente entsprechend angepasst.
Ist anhand der Kostenelemente keine weitere Leistungsänderung ermittelbar, mit der weiterhin der Zielladezustand auf günstigere Weise erreicht werden kann, wird das solchermaßen ermittelte Ladeprofil vorzugsweise für die Steuerung des Ladevorgangs der Batterie verwendet. Andernfalls wird erneut onboard anhand aller Zeitsegmente und anhand aller angebotenen Tarifprofile überprüft, welche Leistungsänderung in einem Zeitsegment gegenüber dem (momentanen) maximalen Leistungsprofil einen
Kostenvorteil realisiert, wobei fahrzeugseitig insbesondere überprüft wird, ob diese Leistungsänderung noch immer den Zielladezustand realisiert.
Schließlich wird das durch die vorstehend beschriebene Optimierung ermittelte Ladeprofil vorzugsweise an die Aufladestation und die Lastmanagementeinheit übermittelt.
Somit ermöglicht das vorstehend beschriebene Onboard-Verfahren auf vorteilhafte Weise die Verarbeitung von Anreizsignalen in Verbindung mit aktuellen Fahrzeuginformationen und Kundenvorgaben zur bedarfsgerechten Steuerung des Ladevorgangs von in
Fahrzeugen installierten Batterien.
Ein weiterer Erfindungsgedanke betrifft ein System zum Aufladen von Fahrzeugen (insbesondere e-drive-Fahrzeugen). Danach ist vorgesehen, dass die Ladegeräte jeweils dazu ausgebildet sind, ein Ladeprofil für die zugeordnete Batterie zu ermitteln und an eine zentrale, ggf. entfernte Lastmanagementeinheit zu übermitteln, die dazu ausgebildet ist, zumindest anhand der übermittelten Ladeprofile eine Leistungsverteilung an die
Ladegeräte zu ermitteln. Hierbei wird unter einem Ladeprofil der zeitliche Verlauf der Ladeleistung verstanden.
Dieser Erfindungsgedanke betrifft also insbesondere ein System bzw. eine Vorrichtung, bei dem die Ladesteuerung von den angeschlossenen Elektrofahrzeugen ausgeht.
Hierbei wird das besagte Fahrzeug insbesondere mit einem Verbindungsmittel (z.B. in Form eines Stromkabels) mit einem Stromanschluss (z.B. Steckdose einer Ladesäule) einer Aufladestation verbunden. Wobei jene Stromanschlüsse über eine Stromleitung (oder mehrere Stromleitungen) mit einem Netzanschluss eines Stromnetzes eines Energieversorgungsunternehmens (EVU) verbunden sind. Das Ladegerät (onboard- Lader) des Fahrzeuges kommuniziert dabei bevorzugt entweder über "Power Line
Communication" (PLC , zu deutsch Stromleitungskommunikation), bei der es sich insbesondere um eine Datenübertragung über bereits vorhandene Kommunikations-, insbesondere Stromnetze, handelt, bei der die Signale in der Regel über eine oder mehrere Trägerfrequenzen zusätzlich auf die jeweilige Leitung aufmoduliert werden, oder über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (über einen Netzwerkzugang) mit der Lastmanagementeinheit (Rechner).
Eine onboard-Applikation im jeweiligen Ladegerät ermittelt nun vorzugsweise aus dem jeweiligen Stromanschluss (insbesondere ISO 61851 ) die zur Verfügung stehenden Netzleistungen und meldet diese bevorzugt zusammen mit einem bedarfsorientierten Ladeprofil an die Lastmanagementeinheit.
Im Lastmanagement bzw. in der Lastmanagementeinheit ermittelt dann vorzugsweise eine sogenannte offboard-Applikation (also eine außerhalb des Fahrzeuges bzw. des Ladegerätes vorgesehene Applikation) aus den gemeldeten Ladeprofilen und
Netzleistungsvorgaben eine Leistungsverteilung an die angemeldeten und
angeschlossenen Fahrzeuge bzw. deren Ladegeräte.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße System zur Kommunikation der Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit ein mit der besagten Stromleitung verbundenes erstes Kommunikationsmittel, insbesondere in Form eines PLC-Modems, auf, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine insbesondere drahtlose Kommunikationsverbindung, insbesondere in Form einer Ethernet-Verbindung, aufzubauen, über die die Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit verbindbar sind.
Dabei weist das System zur Kommunikation der Ladegeräte mit der
Lastmanagementeinheit bevorzugt ein zweites Kommunikationsmittel auf, und zwar insbesondere in Form eines DSL-Routers, das dazu ausgebildet ist, eine
Internetverbindung mit der Lastmanagementeinheit aufzubauen, über die die Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit verbindbar sind. Dies ermöglicht es ferner, ein Ladeprotokoll auch an ein abgesetztes
Lastmanagementsystem routen zu können, so dass das Lastmanagement insbesondere als Dienstleistungsfunktion unabhängig vom örtlichen Netzzugang und der Lokalisierung der Ladesäulen durchführbar ist.
Durch die vorgenannte zweite Kommunikationsmittel ist es auch in einfacher Weise möglich, dass das erfindungsgemäße System eine Mehrzahl an Aufladestationen an insbesondere unterschiedlichen Orten verwalten bzw. aufweisen kann, wobei die einzelnen Ladegeräte (Fahrzeuge) wiederum an jenen Stationen jeweils über ein
Verbindungsmittel mit je einem Stromanschluss (insbesondere ISO 61851 ) verbindbar sind und jeweils über das besagte zweite Kommunikationsmittel mit der
Lastmanagementeinheit (Server) verbindbar sind. Hierbei ist ggf. zwischen dem ersten Kommunikationsmittel und dem zweiten Kommunikationsmittel einer Aufladestation jeweils eine lokale Steuereinheit zur Steuerung der Kommunikation zwischen der jeweiligen Aufladestation und der Lastmanagementeinheit vorgesehen.
Eine Erkennung der Belegung der Stromanschlüsse der mindestens einen Aufladestation erfolgt vorzugsweise über PLC oder über eine Belegungserkennungseinheit der mindestens einen Aufladestation, die zur Erkennung der Belegung z.B. zumindest eine induktive Bodenplatte aufweist, die derart angeordnet ist, dass ein bestimmungsgemäß mit einem Stromanschluss verbundenes Fahrzeug auf (über) jener Bodenplatte angeordnet ist und daher die Präsenz des Fahrzeuges bzw. die Belegung eines
Stromanschlusses detektierbar ist.
Bevorzugt ist die Lastmanagementeinheit (offboard-Applikation) weiterhin dazu eingerichtet und vorgesehen, die Summe der den übermittelten Ladeprofilen
entsprechenden Leistungsbedarfe einer Aufladestation mit der jeweils an jener
Aufladestation zur Verfügung stehenden Netzleistung zu vergleichen.
Solange dabei jene Summe der gemeldeten Leistungsbedarfe die Netzleistungsvorgaben nicht übersteigt, können alle gemeldeten Bedarfe wie angefordert bedient werden. Sind zu viele Bedarfe angemeldet, wird die Leistung von der Lastmanagementeinheit (offboard- Applikation) vorzugsweise an die einzelnen Fahrzeuge zugeteilt. Hierbei ist die Lastmanagementeinheit bevorzugt dazu eingerichtet und vorgesehen, für den Fall, dass die besagte Summe die jeweils (an den Aufladestationen) zur Verfügung stehenden Netzleistung übersteigt, die Leistung auf an einer Aufladestation
angeschlossene Fahrzeuge Abhängigkeit der Ankunftszeit der Fahrzeuge an der jeweiligen Aufladestation zu verteilen, wobei insbesondere von zwei Fahrzeugen zunächst das Ladegerät desjenigen Fahrzeuges Leistung zugeteilt bekommt, das eine frühere Ankunftszeit aufweist.
Bei diesem Zuteilungsprinzip handelt es sich um das so genannte "First Come/First Service"-Prinzip. Alternativ können als Zuteilungsprinzip auch Fahrzeugpriorisierungen aus einem Flottenmanagement (Abfahrtszeitpunkt, Reichweitenbedarf, Mindestladebedarf z.B. bei Kühlfahrzeugen, Premiumkundenkonditionen, Schnellladeoptionen) zum Einsatz kommen.
So ist die Lastmanagementeinheit bevorzugt dazu eingerichtet und vorgesehen, insbesondere für den Fall, dass die besagte Summe die jeweils an den Aufladestationen zur Verfügung stehenden Netzleistungen übersteigt, die Leistung in Abhängigkeit eines Abfahrtszeitpunktes eines Fahrzeuges, eines Reichweitenbedarfes eines Fahrzeuges, eines Mindestladebedarfs eines Fahrzeuges, eines Kundenstatus des Fahrzeuges und/oder einer Schnellladeoption des Fahrzeuges an die Ladegeräte der Fahrzeuge zu verteilen.
Des Weiteren ist ein dem System entsprechendes Verfahren als weiterer
Erfindungsgedanke denkbar. Danach ist ein Verfahren zum Aufladen von Batterien in Fahrzeugen vorgesehen, insbesondere unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems, wobei fahrzeugseitig Ladeprofile für die aufzuladenden Batterien ermittelt werden und an eine zentrale, ggf. entfernte Lastmanagementeinheit übermittelt werden, mittels der zumindest anhand der übermittelten Ladeprofile eine Leistungsverteilung an die Fahrzeuge bestimmt wird .
Vorzugsweise wird dabei fahrzeugseitig zusätzlich eine zum Aufladen der jeweiligen Batterie zur Verfügung stehende Netzleistung eines verwendeten Stromnetzes eines EVU ermittelt und zusammen mit den Ladeprofilen an die Lastmanagementeinheit übermittelt, mittels der anhand der übermittelten Ladeprofile und der zur Verfügung stehenden Netzleistung eine Leistungsverteilung an das jeweilige Fahrzeug bestimmt wird. Das vorgenannte Verfahren kann natürlich auch mittels der einzelnen Merkmale der auf das System bezogenen Ansprüche durch eine entsprechende verfahrensmäßige
Formulierung jener Gegenstände fortgebildet werden.
Noch ein weiterer Erfindungsgedanke betrifft ein (offboard-)Verfahren, bei dem in einem ersten Schritt zwischen der Lastmanagementeinheit und einer Steuereinheit im angeschlossenen Fahrzeug eine Kommunikationsverbindung und eine
Fahrzeugidentifikation aufgebaut wird, in einem weiteren Schritt vom Lastmanagement eine elektronische Datenstruktur mit zeitlichen Verläufen von möglichen abrufbaren Ladeleistungen und Preissignalen zu den einzelnen abrufbaren Ladeleistungen an die Steuereinheit im Fahrzeug übermittelt wird, und in einem weiteren Schritt vom
Lastmanagement die von der Steuereinheit des Fahrzeugs um eine vom Fahrzeug bestimmte Ladekurve retournierte Datenstruktur eingelesen und der vom Fahrzeug mittels Ladekurve angeforderte Leistungsverlauf an der Ladesäule (Stromanschluss) zur Verfügung gestellt wird.
Bevorzugt werden zusammen mit den abrufbaren Ladeleistungen Preissignale zu den einzelnen abrufbaren Ladeleistungen durch die Lastmanagementeinheit an die
Steuereinheit übermittelt, wobei vorzugsweise die an die Lastmanagementeinheit zu übermittelnde Ladekurve auch in Abhängigkeit von den Preissignalen, die den abrufbaren Ladeleistungen zugeordnet sind, durch die Steuereinheit bestimmten wird.
Eine jeweils noch verfügbare restliche Ladeleistung wird vorzugsweise demjenigen Fahrzeug angeboten, das nach dem mindestens einen Fahrzeug mit einem
Stromanschluss der Aufladestation verbunden wird. Dabei wird vorzugsweise anhand eines von dem mindestens einen Fahrzeug an die Lastmanagementeinheit übermittelten Signals die restliche verfügbare Ladeleistung (Anschlussleistung) durch die
Lastmanagementeinheit ermittelt. In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Teil der abrufbaren Ladeleistung stets als Reserveleistung für einen kurzfristigen Bedarf vorgehalten wird.
Weiterhin kann die abrufbare Ladeleistung auch in Abhängigkeit von weiteren
Verbrauchern, die am gleichen Stromnetz wie der mindestens eine Stromanschluss der Aufladestation hängen, durch die Lastmanagementeinheit an dem mindestens einen Stromanschluss der Aufladestation bereitgestellt werden. Für den Fall, dass durch das mindestens eine Fahrzeug ein Leistungsverlauf angefordert wird, der eine maximale, am Stromanschluss verfügbare Netzleistung übersteigt, wird vorzugsweise die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest ein weiteres Fahrzeug und/oder das mindestens eine Fahrzeug zumindest zeitweise durch die
Lastmanagementeinheit unterbrochen. Jene Unterbrechung kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einem vordefmierbaren Mindestladezustand (Mindest-SOC) der Fahrzeuge, einem Tarifmodell, einer Prioritätsklasse der Fahrzeuge, einer Standzeit (Dauer des Aufenthalts an der Aufladestation) der Fahrzeuge, und/oder einer
Anschlusszeit (Dauer des Anschlusses an die Aufladestation) der Fahrzeuge
vorgenommen werden.
Bevorzugt wird durch die Lastmanagementeinheit zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge zumindest zeitweise
unterbrochen, dessen Ladezustand den vordefinierbaren Mindestladezustand (Kapazität) übersteigt.
Weiterhin ist in einer Variante der Erfindung vorgesehen, dass durch die
Lastmanagementeinheit zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Standzeit eine vordefinierbare Grenzstandzeit unterschreitet oder überschreitet. Ferner kann in einer Variante der Erfindung auch vorgesehen sein, dass durch die Lastmanagementeinheit zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Anschlusszeit eine vordefinierbare Grenzanschlusszeit unterschreitet oder überschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher im Ergebnis insbesondere die Vorteile, dass die Leistungsverteilung flexibel auf die angeforderten Ladeprofile verteilt werden kann. Die Ladeprofile können von der Kundenseite aus gesehen flexibel auf den aktuellen Ladezustand des Fahrzeugs und auf die Tarifstrukturen des Leistungsanbieters sowie auf die jeweilige Netzauslastung angepasst werden. Dabei können über die Preissignale verschiedene Tarife z.B. für Schnellladungen angeboten werden. Ferner können für Premiumkunden Vorzugskondition, wie zeitlich bevorzugtes Laden, angeboten werden. Die Abrechnung kann über die Fahrzeugidentifikation vorteilhaft automatisiert werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung bzw. der weiteren Erfindungsgedanken sollen bei den nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Aufladen von Batterien in '
Fahrzeugen;
Fig. 2 eine schematisch Darstellung einer Abwandlung des in der Figur 1 gezeigten
Systems;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des in der Figur 2 gezeigten
Systems;
Fig. 4 eine grafische Darstellung eines initialen (ersten) an die Nennleistung
angepassten Ladeprofils nebst der zugehörigen zeitlichen Entwicklung des Ladezustands der aufzuladenden Batterie eines Fahrzeuges bei einem onboard-Verfahren;
Fig. 5 eine grafische Darstellung eines an ein tatsächlich abrufbares maximales
Leistungsprofil angepasste (zweites) Ladeprofil nebst der zugehörigen
(angepassten) zeitlichen Entwicklung des Ladezustands;
Fig. 6 eine grafische Darstellung von Tarifprofilen zum Anpassen eines Ladeprofils nebst einer entsprechenden zeitlichen Entwicklung des Ladezustands;
Fig. 7 eine grafische Darstellung mehrerer möglicher (Lade)leistungsprofile zu
unterschiedlichen Tarifprofilen nebst entsprechenden
Zielladezustandsprognosen, die das jeweilige Optimierungspotential des onboard-Verfahrens kennzeichnen;
Fig. 8 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch
Reduktion der Ladeleistung;
Fig. 9 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch
Reduktion der Ladeleistung;
Fig. 10 eine grafische Darstellung einer abgeschlossenen Optimierung eines
Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung;
Fig. 11 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch
Reduktion der Ladeleistung;
Fig. 12 eine grafische Darstellung einer abgeschlossenen Optimierung eines
Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung; Fig. 13 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch
Teilreduktion der Ladeleistung;
Fig. 14 eine grafische Darstellung einer initialen Optimierung eines Ladeprofils (ohne
Preisinformationen);
Fig. 15 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß Figur 14;
Fig. 16 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß Figur 14;
Fig. 17 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß Figur 14;
Fig. 18 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß Figur 14;
Fig. 19 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß Figur 14;
Fig. 20 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß Figur 14;
Fig. 21 eine grafische Darstellung einer Ladeleistungsverteilung an ein erstes
Fahrzeug nach dem "first come/first serve"-Prinzip bei einem offboard- Verfahren;
Fig. 22 eine grafische Darstellung einer Ladeleistungsverteilung an ein zweites
Fahrzeug nach dem "first come/first serve"-Prinzip; und
Fig. 23 eine grafische Darstellung einer Ladeleistungsverteilung an ein drittes
Fahrzeuge nach dem "first come/first serve'-Prinzip.
Die dem System zum Aufladen von Fahrzeugbatterien zugrunde liegende Idee besteht insbesondere darin, dass eine zentrale Instanz, in Form einer Lastmanagementeinheit direkt mit Fahrzeugen 10 - 13, bei denen es sich insbesondere um e-drive-Fahrzeuge handelt, deren Batterien aufzuladen sind, über ein Ladeprotokoll (z.B. ISO/IEC 15118) kommuniziert.
Hierzu werden insbesondere die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Infrastrukturen bzw. Systeme 1 zur Durchführung des Lastmanagements vorgeschlagen. Voraussetzungen hierzu sind insbesondere ein Kommunikationsprotokoll, eine fahrzeugseitige (onboard-) und eine offboard- Applikation mit je einem entsprechenden Algorithmus. Gemäß Figur 1 sind dabei aufzuladende Fahrzeuge 10 - 13 über je ein Verbindungsmittel 100 - 103 in Form eines Stromkabels mit je einem an einer Ladesäule 2 - 5 einer
Aufladestation 1' vorgesehenen Stromanschluss 110 - 113, z.B. in Form einer Steckdose, verbunden. Die Stromanschlüsse 110 - 113 bzw. Ladesäulen 2 - 5 sind dabei über eine Stromleitung 7 mit einem Netzanschluss 6 eines Stromnetzes eines
Energieversorgungsunternehmens verbunden.
Die an die Ladesäulen 2 - 5 der Aufladestation 1 ' angeschlossenen Fahrzeuge 100 - 103 kommunizieren dabei über PLC. Hierzu ist im Bereich der Ladesäulen 2 - 5 ein erstes Kommunikationsmittel 8 in Form eines PLC-Modems vorgesehen, dass mit der
Stromleitung 7 gekoppelt ist und die Kommunikation auf eine Ethernetverbindung 9 zu einer Lastmanagementeinheit 20 umsetzt, die mittels eines Rechners realisierbar ist.
Die Lastmanagementinstanz 20 (Lastmanagementeinheit) stellt eine TCP/IP-Verbindung mit den angeschlossenen Fahrzeugen 100 - 103 her. Anhand der IP-Adressen der einzelnen Fahrzeuge 100 - 103 können nun jene Fahrzeuge 100 - 103 angesprochen werden.
Die Fahrzeuge 100 - 103 identifizieren sich durch eine eindeutige Kennung. Die
Lastmanagementinstanz 20 kommuniziert mit jedem Fahrzeug 100 - 103 einzeln über ein Ladeprotokoll und besitzt des Weiteren zentrale Komponenten, wie z.B. einen
Lastmanagementalgorithmus, eine Fahrzeugüberwachung, eine Lastüberwachung, sowie externe Schnittstellen etc.
Die Belegung der Aufladestation 1 ' kann wahlweise über die besagte PLC-Kommunikation oder durch eine alternative Fahrzeugpräsenzerkennung, z.B. unter Verwendung von induktiven Bodenplatten unterhalb der Fahrzeuge, realisiert werden.
Die einzelnen Ladesäulen 110 - 113 selbst sind keine direkten Kommunikationsteilnehmer der PLC-Ladekommunikation. Die Kommunikation findet vielmehr über die vorstehend beschriebene PLC-Kommunikation 8 sowie Ethernetverbindung 9 zwischen einem an der jeweiligen Ladesäule angeschlossenen Ladegerät eines Fahrzeuges 100 - 103, das zum Aufladen der im Fahrzeug 100 - 103 installierten Batterie dient, und der
Lastmanagementeinheit 20 statt. Dabei wird durch die angeschlossenen Ladegeräte jeweils ein Ladeprofil (zeitlicher Verlauf der Ladeleistung) für die zugeordnete Batterie ermittelt und zusammen mit der an der jeweiligen Ladesäule 2 - 5 zur Verfügung stehenden Netzleistung an die
Lastmanagementeinheit 20 übermittelt.
Diese ermittelt (offboard) anhand der übermittelten Ladeprofile und zugehörigen
Netzleistungen eine Leistungsverteilung auf die einzelnen, an die Aufladestation 1' angeschlossenen Ladegeräte bzw. Fahrzeuge 100 - 103 und sorgt für eine
entsprechende Bereitstellung der Ladeleistung an den Ladesäulen 2 - 5.
Die lokalen Stromanschlüsse 110 - 113 einer Fahrzeugflotte (bzw. einer Aufladestation 1' mit Lastmanagementeinheit 20) verfügen über Anschlüsse gemäß IEC61851-1. Alle Anschlüsse innerhalb einer Aufladestation 1 ' verfügen über die gleichen Leistungsgrößen oder übermitteln Ihr Leistungslimit gemäß IEC61851-1 an die angeschlossenen
Fahrzeuge 100 - 103, die diese Informationen wiederum der Lastmanagementeinheit 20 zur Verfügung stellen. Sicherheitsfunktionen verbleiben dabei bei den lokalen Ladesäulen oder Wallboxen 2 - 5 (z.B. Temperaturüberwachung, Stromüberwachung). Eine
Abrechnung der einzelnen Stromanschlüsse 110 - 113 innerhalb einer Einheit 1' ist nicht erforderlich.
Der Vorteil dieses Systems und Verfahrens liegt insbesondere darin, dass eine mehrfache Ausführung der Kommunikationsimplementierung an den einzelnen Ladesäulen 2 - 5 nicht notwendig ist und somit Kosten eingespart werden können.
Ferner kann die Lastmanagementeinheit 20 durch Verbinden des PLC-Modems 8 über Ethernet 9 mit einem DSL-Router 90 gemäß Figur 2 abgesetzt werden und über eine Internetverbindung 200 angesprochen werden. Dies erlaubt auch eine einfache
Kommunikation zwischen der Lastmanagementeinheit 20 (Server) und entsprechenden Servern eines verwendeten Energieversorgers 21, eines etwaigen Flottenmanagements 22 und ggf. einer Regelleistungsbörse 23 über Internetverbindungen 200.
Ferner ist das System 1 auf einfache Weise modularisierbar, da mehrere Aufladestationen 1' - 3' nach Art der Figur 2 gemäß Figur 3 miteinander über die jeweiligen DSL-Router 90 verbunden werden können, so dass eine zentrale Lastmanagementeinheit 20 über Internetverbindungen 200 mit den einzelnen Aufladestationen 1' - 3' kommuniziert. Hierbei können die einzelnen Aufladestationen 1 ' - 3' ggf. zwischen den PLC-Modems 8 und den DSL-Routern 99 lokale Steuerungseinheiten 99 aufweisen, die ggf. Aufgaben der zentralen Lastmanagementeinheit 20 übernehmen können.
Durch das System 1 kann insbesondere ein termingerechtes Aufladen der Fahrzeuge 10 - 13 einer lokalen Flotte durch optimale Verteilung der zur Verfügung stehenden
Ressourcen entsprechend der Verfügbarkeitsanforderung der Fahrzeuge 10 - 13 realisiert werden.
Ferner ist eine einfache Anbindung an die IT- Infrastruktur 22 eines Flottenbetreibers möglich (vgl. Figur 3). Hierdurch wird das Flottenmanagement effizienter.
Bei einem onboard-Verfahren gemäß den Figuren 4 bis 20 besteht grundsätzlich die Möglichkeit einer bedarfsgerechten Aufladung von Batterien von Fahrzeugen, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung von Kundenanforderungen (Abfahrtszeitpunkt, Reichweite), Fahrzeuganforderungen (Alterung der Komponenten, Schonstrategien, physikalische Randbedingungen, Leistungsdaten, Innenwiderstand, Wirkungsgrade, Verlustleistungen, Temperatur etc.), Netzanforderungen (physikalische Randbedingungen des Anschlusses, Netzlast, Zustand des Netzsegmentes, an dem das Fahrzeug angeschlossen ist, Strompreis, Regelleistungsbedarf, sowie Notfallsituationen und Ladestationsanforderungen/Ladekabelanforderungen (max. Strom Ladekabel, max. Strom Ladestation, Anzahl Phasen etc.).
Um ein solchermaßen bedarfsgerechtes Aufladen einer Fahrzeugbatterie zu ermöglichen, stellt zunächst das jeweilige Fahrzeug einem onboard-Optimierungsalgorithmus, der beispielsweise in ein Steuergerät des Fahrzeuges, insbesondere in einen onboard-Lader (Ladegerät) implementiert sein kann, ein initiales erstes Ladeprofil K1 gemäß Figur 4 zur Verfügung. Dieses Profil definiert einen zeitlichen Verlauf einer Ladeleistung P, die die zugehörige Entwicklung des Ladezustands S (SOC, für "State of Charge") bedingt (bei 100% ist die Batterie vollständig aufgeladen). Hierbei werden insbesondere die
Anforderungen der Batterie hinsichtlich einer möglicher Leistungsaufnahme und des Ladegerätes hinsichtlich einer möglichen Leistungsabgabe berücksichtigt.
Der besagte Optimierungsalgorithmus passt nun gemäß Figur 5 das initiale (erste) Ladeprofil K1 auf die physikalischen Leistungsgrenzen Pma der Aufladestation und der zum Verbinden des Fahrzeuges mit der Aufladestation verwendeten Verbindungsmittel (Kabel) an. Dies bedeutet in dem Beispiel gemäß Figur 5 eine Erniedrigung der Leistung auf die maximal abrufbare Leistung Pmax und eine Dehnung des entsprechenden
Leistungsprofils P" auf die gesamte Ladezeitspanne T. Der Zielladezustand S' ist in Figur 5 entsprechend frühzeitig vor der eigentlichen Ladezeitspanne T erreicht. In den Figuren 4 bis 20 bezeichnet dabei to die Ladezeit bei einem Ladevorgang mit konstanter Spannung, wenn die maximale Ladeleistung verfügbar ist.
Es erfolgt nun gemäß den Figuren 6 und 7 eine zeitliche Synchronisation des Ladeprofils K2 mit den Tarifinformationen des Energieversorgers aus der Lastmanagementeinheit , die in Form von Tarifprofilen C1 , C2 vorliegen können. Hieraus ergeben sich zusätzliche Stützstellen im Ladeprofil K2 (bei den vertikalen gestrichelte Linien), die aus Leistungs- /Preisänderungen in den Tarifinformationen (C1 , C2) resultieren. Hierbei bezeichnen C1 und C2 die Leistungsgrenzen des entsprechenden Tarifs, wobei angenommen werden soll, dass die Kosten jeweils proportional zur Leistungsgrenze sind.
Hieraus ergibt sich eine erste zeitliche Segmentierung des Ladeleistungsangebotes P über der Zeit t. Bei Bedarf können zusätzliche Zeitsegmente ermittelt werden, um im weiteren Verlauf bessere Optimierungsmöglichkeiten zu haben.
Aus den angebotenen Tarifinformationen wird ein maximales Leistungsprofil P' ermittelt, das die physikalischen Grenzen berücksichtigt. Dieses maximale Leistungsprofil P' besitzt dieselbe zeitliche Diskretisierung wie die einzelnen Tarife C1 , C2.
Auf Basis des aktuellen Ladezustands (SOC), der Batteriekennlinie des Fahrzeugs und des maximalen Leistungsprofils P' wird eine SOC-Prognose S", sprich
Ladezustandsprognose, ermittelt. Aus dieser in Figur 7 (rechte Seite) dargestellten SOC- Prognose S" wird ermittelt, ob das Fahrzeug vollständig bzw. bis zum vom Nutzer definierten Zielladezustand in der zur Verfügung stehenden Zeit T aufgeladen werden kann. Anhand der Differenz O zum Zielladezustand S' bei der Ladezeitspanne T lässt sich das Optimierungspotential erkennen.
Ist die termingerechte Aufladung (innerhalb der vordefinierten Ladezeitspanne T) nicht gewährleistet, so wird der Optimierungsalgorithmus beendet und das erzeugte maximale Ladeprofil P' bzw. K2 wird für die Steuerung des Ladeverlaufs verwendet. Ist eine ausreichende Ladung der Batterie anhand des maximalen Leistungsprofils P bzw. Ladeprofils K2 möglich (wie in Figur 7 rechts), so wird vom Optimierungsalgorithmus untersucht, ob es auf Basis des Anreizsignals aus der Lastmanagementeinheit (EVU) eine günstigere Möglichkeit gibt, das Ladungsziel zu erreichen.
Hierzu kann jedes Zeitsegment entlang der Zeitachse t auf Basis des Anreizsignals mit einem Kostenelement versehen werden, das sich z.B. aus Kosten = Leistung * Dauer * Anreiz ergibt.
Dann wird über alle Zeitsegmente und alle angebotenen Tarife hinweg untersucht, welche Leistungsänderung ggü. dem jeweiligen maximalen Leistungsprofil P' den größten Kostenvorteil realisiert. Anschließend wird überprüft, ob diese Leistungsänderung noch immer das Ladeziel des Nutzers realisiert. Ist dies nicht der Fall, ist die
Leistungsänderung keine Option und die Kostenelemente werden entsprechend angepasst. Ist dies der Fall, wird die Leistungsänderung im maximalen Leistungsprofil P' realisiert und das Ergebnis ist ein neues maximales Leistungsprofil P' bzw. Ladeprofil K2. Die Kostenelemente werden entsprechend angepasst und der Optimierungsvorgang wird wiederholt (vgl. z.B. Figuren 8 bis 10).
Wird z.B. gemäß Figur 12 das Ladeziel nicht erreicht, d.h., es ergibt sich kein Schnittpunkt zwischen der berechneten Ladekurve S" im Intervall 95%-100% und der in das Intervall T- to bis T verschobenen, vorgegebenen (idealen) Ladekurve, die bei T den Ladezustand 100% erreicht. In diesem Fall kann z.B. die Ladeleistung im aktuell betrachteten Segment (bei P') erhöht werden, was gemäß Figur 13 zum gewünschten Schnittpunkt innerhalb des besagten Intervalls führt.
Nach Abschluss der Optimierung, d.h. es gibt anhand der Kostenelemente kein weiteres Optimierungspotential, mit welchem das Ladeziel weiterhin erreicht werden kann (vgl. z.B. Figuren 10 und 13), wird das ermittelte Ladeprofil K2 zur Steuerung des Ladevorgangs genutzt. Weiterhin wird das ermittelte Ladeprofil K2 an die Aufladestation und die
Lastmanagementeinheit geschickt.
Weiterhin zeigen die Figuren 14 bis 20 eine Optimierung, bei der zunächst keine segmentartigen Preisinformationen vorliegen. Gemäß Figur 14 kann dabei beispielsweise mit den beiden dargestellten konstanten Leistungsprofilen P' im Intervall Pmax bis Pmin (durchgezogene und strichpunktierte Linie) das Ladeziel erreicht werden. Eine
Nachfolgende Leistungsänderung zur Optimierung des Leistungsprofils P' führt zu einem zeitlichen Verlauf des Ladezustands S", der bei der Ladezeitspanne T nicht über die 95%- Schwelle tritt. Entsprechend wird nun gemäß Figur 16 die Ladeleistung konstant erhöht, so dass sich der gewünschte Schnitt ergibt und die Optimierung abgeschlossen werden kann (Figur 16 rechts).
Figur 17 zeigt demgegenüber eine weitere Optimierungsstrategie, bei der die
Ladeleistung P zu einem möglichst späten Zeitpunkt des Ladevorgangs erhöht werden soll. Eine entsprechende Leistungsänderung gemäß Figur 17 führt vorliegend nicht zum gewünschten Schnittpunkt (vgl. Figur 17 rechts), so dass entsprechend der besagten Strategie der Zeitpunkt für die Leistungserhöhung vorverlegt wird, was zum gewünschten Optimierungsergebnis führt, vgl. Leistungsprofil P' in Figur 18. Hier sind die Vorgaben aus der Lastmanagementeinheit hinreichend. Bei der Leistungsänderung gemäß Figur 19 ergibt sich jedoch kein Schnittpunkt im Intervall T-to bis T (strichpunktierter
Ladezustandsverlauf entsprechend P" bzw. K2). In diesem Fall reichen die
Leistungsgrenzen nicht aus, um die Batterie nach Kundenwunsch zu laden. In diesem Fall wird eine gleichmäßige Erhöhung des entsprechenden Segments (siehe Leistungsprofil P' in Figur 20) vorgenommen, was vorliegend zum gewünschten Schnittpunkt führt
(Ladezustandsverlauf S" geht durch das Intervall 95% bis 100%, T-to bis T, vgl. Figur 20, rechts). Die entsprechende zielführende Leistungsänderung wird insbesondere der Lastmanagementeinheit und dem EVU mitgeteilt, um dieses zu Informieren, mit welchen Vorgaben die Ladung wunschgemäß abgeschlossen werden kann.
Durch das offboard-Verfahren bzw. einen entsprechenden Algorithmus gemäß Figuren 21 bis 23 wird insbesondere das Aufladen mehrerer Fahrzeuge unter Berücksichtigung unterschiedlichster Einflussgrößen realisiert. Die Steuerung der Fahrzeuge erfolgt dabei insbesondere über ein Kommunikationsprotokoll (z.B. ISO 15118). Das Verfahren zielt insbesondere darauf ab, dass eine maximale Anschlussleistung die an einer
Aufladestation bzw. Ladesäule dieser Station zur Verfügung steht, nicht überschritten wird. Hierbei können grundsätzlich Netzlastinformationen, Strompreise, Notfallsituationen sowie ein Regelleistungsbedarf aus Sicht eines EVU berücksichtigt werden. Bei einem Flottenmanagement können z.B. die Priorisierung der Fahrzeuge, der Reichweitenbedarf der Fahrzeuge, der Abfahrtszeitpunkt der Fahrzeuge, die Leistungsdaten der Fahrzeuge, das Sicherstellen von Mindestbedarfen bei Spezialfahrzeugen, wie z.B. Kühlwagen, als Eingabegrößen des Verfahrens (Einflüsse) herangezogen werden. Bei Parkplatzbetreibern können z.B. ein Premiumkundenstatus, Schnellladeoptionen, oder unterschiedliche Geschäftsmodelle, z.B. Premiumparkplätze erhalten bevorzugt Strom, Langzeitparker parken kostenlos, da über Regelleistungserlöse Kosten abgedeckt sind, als Eingabegrößen des Verfahrens (Einflüsse) herangezogen werden.
Aus den vorstehenden Einflussgrößen können unterschiedliche Aufladestrategien abgeleitet werden. Hierbei kann z.B. nach dem so genannten "First Come/First Serve"- Prinzip die jeweils restliche verfügbare Anschlussleistung dem neu hinzukommenden Fahrzeug angeboten werden, wobei die Fahrzeugrückmeldung genutzt wird um, die restliche verfügbare Anschlussleistung zu ermitteln.
Das hierfür benötigte Lastmanagement kann in Form einer Lastmanagementeinheit hinter Ladesäulen einer Aufladestation realisiert sein. Über das Stromnetz kann dabei jedes durch ein Ladekabel mit der Aufladestation verbundene Fahrzeug eine Kommunikation mit der Lastmanagementeinheit aufbauen.
Nach der Etablierung einer PLC-Verbindung (Power Line Communication) zwischen einem angeschlossenen Fahrzeug und der Lastmanagementeinheit sendet die offboard- Seite (Lastmanagementeinheit) zwei Tabellen an jenes Fahrzeug. Eine Tabelle enthält dabei die verfügbare Ladeleistung P1 und die zweite Tabelle ein Preissignal zu den jeweiligen Zeitpunkten t.
Die Preistabelle enthält Informationen vom Energieversorgungsunternehmen, die das Laden zu bestimmten Zeitpunkten t attraktiver oder weniger attraktiv machen sollen. Die verfügbare Ladeleistung hängt von der Kapazität des Netzanschlusses der Aufladestation sowie den weiteren angeschlossenen Verbrauchern ab.
Sind bereits Fahrzeuge mit der Lastmanagementeinheit verbunden, so wird deren entnommene Ladeleistung (Ladekurven L1 - L3 in den Figuren 21 bis 23) zu jedem Zeitpunkt t von der insgesamt verfügbaren Leistung P1 - P3 abgezogen und diese„neue maximale Leistungskurve" P1 - P3 an das hinzukommende Fahrzeug gesendet.
Daraufhin berechnet das Fahrzeug anhand des in seiner Steuereinheit (z.B. Ladegerät) implementierten onboard-Algorithmus die tatsächliche Ladekurve L1 bis L3 für das Fahrzeug. Diese Ladekurve L1 bis L3 sendet das Fahrzeug wiederum an das Lastmanagementsystem zurück. Die durch das hinzukommende Fahrzeug entnommene Ladeleistung L1 - L3 wird nun im Lastmanagement für die Neuberechnung der maximal verfügbaren Ladeleistung P1 - P3 berücksichtig.
So ist beispielsweise gemäß Figur 21 zunächst kein Fahrzeug an der Aufladestation präsent, so dass eine konstante maximale Leistung Pmax an einer Ladesäule zur
Verfügung steht. Figur 21 zeigt dabei auf der rechten Seite die von einem ersten mit der Aufladestation verbundenen Fahrzeug anhand der von der Lastmanagementeinheit übermittelten Ladeleistung P1 = Pmax=const ermittelte Ladekurve L1 , mit der nun jenes erste Fahrzeug aufgeladen wird. Diese Ladekurve L1 wird dabei an die
Lastmanagementeinheit zurückgemeldet, die hieraus die für das nächste (nachfolgende) zweite Fahrzeug zur Verfügung stehende Ladeleistung P2=Pmax-L1 errechnet (vgl. Figur 2)
Anhand dieser Ladeleistung P2 ermittelt das zweite Fahrzeug seine Ladekurve L2 und meldet diese zurück, so dass nun P3=P2-L2 als Ladeleistung an der Ladesäule zur Verfügung steht (vgl. Figur 3). Hieraus ermittelt das dritte Fahrzeug seine Ladekurve L3.
Auf diese Weise wird mittels des offboard-Verfahrens ein effizientes Aufladen von Fahrzeugen ermöglicht, deren summarische Ladeleistung die Anschlussleistung übersteigt. Dabei werden zur gleichen Zeit eine Reduktion der Infrastrukturkosten sowie eine Reduktion der Stromkosten durch Abflachung der Lastgangs bzw. durch Vermeidung von Lastspitzen erreicht. Dies erlaubt einen einfachen Betrieb von Elektroflotten (das Aufladen ist integraler Bestandteil des Flottenbetriebs, da die Ladezeiten in ähnlicher Größenordnung wie Fahrzeiten liegen) und bietet weiterhin eine Grundlage von
Geschäftsmodellen für Parkplatzbetreiber im Zusammenhang mit e-Fahrzeugen.
Weiterhin wird eine gezielte Nutzung regenerativer Energien trotz fluktuierendem Angebot möglich.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie mit einer Aufladestation verbunden ist, aufweisend die , Schritte:
fahrzeugseitiges Ermitteln eines ersten Ladeprofils (K1 ) in Abhängigkeit einer maximalen Nennleistung der Aufladestation, eines Startladezustandes (S), eines Zielladezustands (S1) und einer vorgegebenen Ladezeitspanne (T), und fahrzeugseitiges Überprüfen, ob der Zielladezustand (S1) in der vorgegebenen Ladezeitspanne (T) erreicht werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
fahrzeugseitig über eine insbesondere fortlaufende Kommunikation mit einer Lastmanagementeinheit eines Netzanschlusses der Aufladestation anhand eines von der Lastmanagementeinheit bereitgestellten und an der Aufladestation abrufbaren maximalen Leistungsprofils (Ρ') für die Ladezeitspanne (T) ein weiteres Ladeprofil (K2) errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
fahrzeugseitig zumindest in Abhängigkeit des momentanen Ladezustandes, einer Batteriekennlinie des Fahrzeugs, und des weiteren Ladeprofils (K2) eine
Ladezustandsprognose (S") ermittelt wird, wobei mittels jener
Ladezustandsprognose (S") ermittelt wird, ob das Fahrzeug vollständig bis zum Zielladezustand (S') in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne (T) geladen werden kann.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
fahrzeugseitig überprüft wird, ob von der Lastmanagementeinheit weitere mit Tarifprofilen (C1 , C2) versehene, abrufbare Leistungsprofile (P) angeboten werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
fahrzeugseitig zu jedem der angebotenen Tarifprofile (C1 , C2) ein Ladeprofil (K2) und dessen Kosten entsprechend dem jeweils zugeordneten Tarifprofil (C1 , C2) errechnet wird, und dass fahrzeugseitig geprüft wird, ob der Zielladezustand mit dem jeweiligen Ladeprofil (K2) erreicht werden kann.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
fahrzeugseitig dasjenige Ladeprofil (K2) bei der Lastmanagementeinheit abgerufen wird, mit dem der Zielladezustand (S") mit den geringsten Kosten erreicht werden kann.
7. Verfahren nach Anspruch 2 und nach einem der Ansprüche 3 bis 6 soweit
rückbezogen auf Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das weitere Ladeprofil (K2) mit zeitlich segmentierten Tarifprofilen (C1 , C2) aus der Lastmanagementeinheit zeitlich synchronisiert wird, so dass eine entsprechende zeitliche Segmentierung des weiteren Ladeprofils (K2) erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
anhand der Tarifprofile (C1 , C2) fahrzeugseitig ein an der Aufladestation abrufbares maximales Leistungsprofil (P) ermittelt wird, wobei das maximale Leistungsprofil (Ρ') dieselbe zeitliche Segmentierung wie die einzelnen Tarifprofile (C1 , C2) aufweist und mittels einer Ladezustandsprognose nach Anspruch 3 ermittelt wird, ob das Fahrzeug vollständig bis zum Zielladezustand (S') in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne (T) geladen werden kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
für den Fall, dass das Fahrzeug nicht vollständig bis zum Zielladezustand (S') in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne (T) geladen werden kann, das erzeugte maximale Leistungsprofil (Ρ') als Ladeprofil (K2) für die Aufladung der Batterie verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
für den Fall, dass eine ausreichende Aufladung der Batterie anhand des maximalen Leistungsprofils (Ρ') möglich ist, fahrzeugseitig geprüft wird, ob es auf Basis eines Anreizsignals aus der Lastmanagementeinheit eine kostengünstigere Möglichkeit gibt, den Zielladezustand zu erreichen, wobei insbesondere jedes sich aus der zeitlichen Segmentierung ergebende Zeitsegment auf Basis des Anreizsignals mit einem Kostenelement versehen wird, das sich insbesondere aus dem Produkt der abrufbaren Leistung, der Zeitdauer jener Leistung und einem vordefinierbaren Anreizfaktor aus der Lastmanagementeinheit ergibt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
fahrzeugseitig anhand aller Zeitsegmente und anhand aller angebotenen Tarifprofile (C1 , C2) untersucht wird, welche Leistungsänderung in einem Zeitsegment gegenüber dem maximalen Leistungsprofil (Ρ') den größten Kostenvorteil realisiert, wobei fahrzeugseitig überprüft wird, ob diese Leistungsänderung noch immer den Zielladezustand (S') realisiert.
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
für den Fall, dass mit der besagten Leistungsänderung nicht mehr der
Zielladezustand (S') realisierbar ist, die besagte Leistungsänderung verworfen wird und insbesondere die Kostenelemente entsprechend angepasst werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
für den Fall, dass mit der besagten Leistungsänderung der Zielladezustand (S') realisierbar ist, die besagte Leistungsänderung fahrzeugseitig am maximalen Leistungsprofil (Ρ') vorgenommen wird und insbesondere die Kostenelemente entsprechend angepasst werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
für den Fall, dass anhand der Kostenelemente keine weitere Leistungsänderung mehr ermittelbar ist mit der weiterhin der Zielladezustand (S') in einer
kostengünstigeren Weise erreicht werden kann, das ermittelte Ladeprofil (K2) für die Aufladung der Batterie verwendet wird, und dass andernfalls insbesondere erneut fahrzeugseitig anhand aller Zeitsegmente und anhand aller angebotenen Tarifprofile (C1 , C2) untersucht wird, welche Leistungsänderung in einem Zeitsegment gegenüber dem maximalen Leistungsprofil (Ρ') einen Kostenvorteil realisiert, wobei fahrzeugseitig überprüft wird, ob diese Leistungsänderung noch immer den
Zielladezustand (S') realisiert.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das ermittelte Leistungsprofil (Ρ') an die Aufladestation und die
Lastmanagementeinheit übermittelt wird.
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